Wat kost meer energie om op te warmen: lucht of water? Hoe zit het met water versus metaal of water versus een andere vloeistof zoals frisdrank?

Deze vragen en vele anderen hebben betrekking op een eigenschap van materie genaamd specifieke warmte. Specifieke warmte is de hoeveelheid warmte per massa-eenheid die nodig is om de temperatuur van een stof met één graad Celsius te verhogen.

Er is dus meer energie nodig om water op te warmen dan lucht omdat water en lucht verschillende specifieke hitte hebben.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Gebruik de formule:

Q \u003d mcΔT, ook geschreven Q \u003d mc (T - t ₀₎

om de begintemperatuur (t _{0) te vinden in een specifiek hitteprobleem.}

Water heeft zelfs een van de hoogste specifieke hitte van een "gewone" stof: het is 4.186 joule /gram ° C. Daarom is water zo nuttig bij het modereren van de temperatuur van machines, menselijke lichamen en zelfs de planeet.
Vergelijking voor specifieke warmte

U kunt de eigenschap van specifieke warmte gebruiken om de begintemperatuur van een stof te bepalen. De vergelijking voor specifieke warmte wordt meestal geschreven:

Q \u003d mcΔT

waarbij Q de hoeveelheid toegevoegde warmte-energie is, m de massa van de stof is, c specifieke warmte is, een constante en ΔT betekent "verandering in temperatuur".

Zorg ervoor dat uw meeteenheden overeenkomen met de eenheden die worden gebruikt in de specifieke warmteconstante! Soms gebruikt de soortelijke warmte bijvoorbeeld Celsius. Andere keren krijg je de SI-eenheid voor temperatuur, dat is Kelvin. In deze gevallen zijn de eenheden voor specifieke warmte Joule /gram ° C of anders Joule /gram K. Hetzelfde kan gebeuren met gram versus kilogram voor de massa, of Joule tot Bmu voor energie. Controleer de eenheden en voer de benodigde conversies uit voordat u begint.
Specifieke warmte gebruiken om de begintemperatuur te vinden

ΔT kan ook worden geschreven (T - t _{0), of de substantie van een stof nieuwe temperatuur minus de begintemperatuur. Dus een andere manier om de vergelijking voor specifieke warmte te schrijven is:}

Q \u003d mc (T - t ₀₎

Dus deze herschreven vorm van de vergelijking maakt het eenvoudig om de begintemperatuur te vinden . Je kunt alle andere waarden die je krijgt inpluggen en vervolgens oplossen voor t _0.

Bijvoorbeeld: Stel dat je 75,0 joule energie toevoegt aan 2,0 gram water, waardoor de temperatuur stijgt naar 87 ° C. De soortelijke warmte van water is 4.184 ^{Joule /gram ° C. Wat was de begintemperatuur van het water?}

Steek de gegeven waarden in uw vergelijking:

75.o J \u003d 2,0 gx (4.184 J /g ° C) x (87 ° C - t _0).

Vereenvoudigen:

75.o J \u003d 8.368 J /° C x (87 ° C - t _0).

8,96 ° C \u003d (87 ° C - t ₀₎

78 ° C \u003d t _{0.
Specifieke warmte- en faseveranderingen}

Er is één belangrijke uitzondering op onthoud. De specifieke warmtevergelijking werkt niet tijdens een faseverandering, bijvoorbeeld van een vloeistof naar een gas of een vaste stof naar een vloeistof. Dat komt omdat alle extra energie die erin wordt gepompt, wordt gebruikt voor de faseverandering, niet voor het verhogen van de temperatuur. Dus de temperatuur blijft gedurende die periode vlak, waardoor de relatie tussen energie, temperatuur en soortelijke warmte in die situatie wordt weggegooid.